冷沖壓變形基礎(chǔ)

1、1厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院精品課程建設(shè)項(xiàng)目精品課程建設(shè)項(xiàng)目沖沖 壓壓 模模 具具 與與 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)2厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同主 講： 胡成武沖壓模具與設(shè)計(jì)材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)主干專(zhuān)業(yè)課程3厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同復(fù)習(xí)上次課內(nèi)容1.怎樣選擇沖壓設(shè)備2.公稱(chēng)壓力、壓力機(jī)的裝模高度、封閉高度調(diào)節(jié)量3.沖模閉合高度與壓力機(jī)裝模高度的關(guān)系4厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同塑性塑性： 金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力。一、影響金屬塑性和變形抗力的因素1 1、變形溫度、變形溫度： 一般隨溫度升高，塑性增

2、加，變形抗力下降。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)變形抗力變形抗力： 引起塑性變形的單位變形力。塑性與變形抗力都是金屬的重要加工性能。2 2、應(yīng)變速率、應(yīng)變速率： 應(yīng)變速率是指單位時(shí)間內(nèi)應(yīng)變的變化量。應(yīng)變速率太大變形抗力增加，塑性降低。5厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同一、影響金屬塑性和變形抗力的因素（續(xù)）3 3、應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)、應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)： 在主應(yīng)力狀態(tài)中，靜水壓力越大，塑性越好；靜水應(yīng)力的絕對(duì)值越大，變形抗力越大。4 4、尺寸因素、尺寸因素： 對(duì)同一材料，在其他條件相同時(shí)，尺寸越大，塑性越差，變形抗力越小。靜水應(yīng)力：靜水應(yīng)力：1233m第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)6厚德

3、博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 彈性變形時(shí)，物體體積的變化與平均應(yīng)力成正比。 塑性變形的物體的體積保持不變，塑性變形前的體積等于其變形后的體積。二、塑性變形體積不變條件 1230第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)7厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 塑性條件是指受力物體內(nèi)不同應(yīng)力狀態(tài)下的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行所需遵守的條件，也稱(chēng)屈服準(zhǔn)則。三、塑性條件（屈服準(zhǔn)則）1、屈雷斯加（H.Tresca）準(zhǔn)則 m axm inm ax22s第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)8厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同三、塑性條件（續(xù)）2、米塞斯（Von.Mises）準(zhǔn)則 222122331

4、1() () ()2s 13s工程上一般用：第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)9厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同四、金屬塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 彈性變形階段：應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系是線性線性的、可逆可逆的，與加載歷史無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)； 塑性變形階段：應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系則是非線非線性性的、不可逆不可逆的，與加載歷史有關(guān)有關(guān)。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)10厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同四、金屬塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（續(xù)）1、增量理論（流動(dòng)理論） 增量理論僅適用于理想剛塑性材料，雖比較嚴(yán)密，但在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)頗為不便。專(zhuān)業(yè)學(xué)者又提出了全量理論。 312123mmmdddd第二章 冷

5、沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)11厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同四、金屬塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（續(xù)）2、全量理論（形變理論） 全量理論僅表示塑性變形終了時(shí)的主應(yīng)變與主應(yīng)力之間的關(guān)系，它不能反映出變形過(guò)程中應(yīng)力與應(yīng)變的變化過(guò)程所產(chǎn)生的影響。 312123mmm第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)12厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同四、金屬塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（續(xù)） 在不進(jìn)行詳細(xì)的理論與計(jì)算的條件下，利用全量理論,并結(jié)合塑性變形體積不變定律，可以對(duì)塑性變形中某些特定的、有代表性的應(yīng)變和應(yīng)力的性質(zhì)作出大致的分析和判斷。 假如塑性變形過(guò)程中的主應(yīng)力方向不變，而且各應(yīng)力之間的比例也保持不變，

6、全量理論與增量理論的計(jì)算結(jié)果是一致的。所以在這種情況下完全可以應(yīng)用全量理論。如：第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)13厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同1322123m（1）平面應(yīng)變時(shí)，必定有如寬板彎曲時(shí)，寬度方向的變形為零，即屬于這種情況。（2）當(dāng)時(shí)，毛坯受三向等拉或三向等壓應(yīng)力狀態(tài)作用。毛坯不產(chǎn)生塑性變形，僅有彈性變形。（3）當(dāng)10而且230毛坯受單向拉伸，有1012322 10而且230毛坯受單向壓縮，有1032122如翻邊工藝。如縮口工藝。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)14厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同1230（4）當(dāng)毛坯受兩向等拉時(shí)（5）當(dāng)在最大拉應(yīng)力方向?yàn)樯扉L(zhǎng)變形，

7、在最小拉應(yīng)力方向?yàn)閴嚎s變形。（6）當(dāng)120而且3012312 如脹形工藝，兩向受拉，在拉應(yīng)力作用方向上為伸長(zhǎng)變形，在沒(méi)有主應(yīng)力作用的厚度方向的變形為壓縮變形。1230在最小壓應(yīng)力方向?yàn)閴嚎s變形，在最大壓應(yīng)力方向?yàn)樯扉L(zhǎng)變形。如平板毛坯脹形時(shí)中心部位的變形第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)15厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 1硬化規(guī)律五、金屬塑性變形的一些基本規(guī)律加工硬化：硬化曲線：=An塑性降低，變形抗力提高。能提高變形均勻性。 實(shí)際應(yīng)力曲線或真實(shí)應(yīng)力曲線。表示硬化規(guī)律。這種變化規(guī)律可近似用指數(shù)曲線表示。 A-強(qiáng)化系數(shù)n-硬化指數(shù)A、n 與材料種類(lèi)和性能有關(guān)第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變

8、形基礎(chǔ)16厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 2最小阻力定律五、金屬塑性變形的一些基本規(guī)律（續(xù)） 在塑性變形中，破壞了金屬的整體平衡而強(qiáng)制金屬流動(dòng)，當(dāng)金屬質(zhì)點(diǎn)有向幾個(gè)方向移動(dòng)的可能時(shí)，它向阻力最小的方向移動(dòng)。 在沖壓加工中，板料在變形過(guò)程中總是沿著阻力最小的方向發(fā)展。這就是塑性變形中的最小阻力定律最小阻力定律。弱區(qū)先變形，變形區(qū)為弱區(qū)第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)17厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 3最小阻力定律（續(xù)）五、金屬塑性變形的一些基本規(guī)律（續(xù)）控制變形的趨向性：措施：（1）材料本身的特性開(kāi)流開(kāi)流 和 限流限流沖壓工序的性質(zhì)（2）板料的應(yīng)力狀態(tài)工藝參數(shù)模具結(jié)構(gòu)參數(shù)（如凸模

9、、凹模工作部分的圓角半徑，摩擦和間隙等。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)18厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 1沖壓成形性能六、沖壓材料及其沖壓成形性能材料的沖壓成形性能：材料的沖壓性能好成形極限高成形質(zhì)量好便于沖壓加工沖壓成形性能是一個(gè)綜合性的概念成形極限高成形質(zhì)量好材料對(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力。沖壓加工的依據(jù)。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)19厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 2沖壓成形性能的試驗(yàn)方法六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）間接試驗(yàn)和直接試驗(yàn)3板料的機(jī)械性能與沖壓成形性能的關(guān)系板料的強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)越高，產(chǎn)生相同變形量的力力就越大；塑性塑性指標(biāo)越高，成形時(shí)所能承

10、受的極限變形量變形量就越大；剛度剛度指標(biāo)越高， 成形時(shí)抵抗抵抗失穩(wěn)起皺的能力就越大。 不同沖壓工序?qū)Π辶系臋C(jī)械性能的具體要求有所不同。直接試驗(yàn)又稱(chēng)模擬試驗(yàn)，是直接模擬某種沖壓方式進(jìn)行的，能可靠地鑒定板料的沖壓性能。如彎曲試驗(yàn)。脹形試驗(yàn)。間接試驗(yàn)有拉伸、剪切、硬度和金相試驗(yàn)等。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)20厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）3板料的機(jī)械性能與沖壓成形性能的關(guān)系（續(xù)）（1）伸長(zhǎng)率在翻邊、擴(kuò)口、彎曲、脹形等工序中，均勻伸長(zhǎng)率越大，則極限變形程度越大。或均勻伸長(zhǎng)率b（2）屈服極限s屈服極限小，材料容易屈服，成形后回彈小，貼模性和定形性好。第

11、二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)21厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）（3）屈強(qiáng)比/sb屈強(qiáng)比小，材料易進(jìn)入塑性變形，而又不容易產(chǎn)生破裂。這對(duì)所有沖壓成形都有利。（4）應(yīng)變硬化指數(shù)n硬化指數(shù)表示材料在冷塑變形中材料硬化的程度。數(shù)值越大，硬化效應(yīng)就大。變形抗力越大?？梢詮浹a(bǔ)截面積減小而引起的承載能力的減弱。其他指標(biāo)，如塑性應(yīng)變比，板平面方向系數(shù)，應(yīng)變速率敏感系數(shù)等對(duì)沖壓成形也有影響。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)22厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同 4沖壓材料六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）（1）對(duì)沖壓材料的要求 對(duì)于分離工序，只要求材料有一定的

12、塑性，而對(duì)材料的其 他成形性能指標(biāo)沒(méi)有嚴(yán)格的要求。 a對(duì)沖壓成形性能的要求： 對(duì)成形工序，材料應(yīng)具有良好的塑性，屈強(qiáng)比和屈彈比小，板厚方向性系數(shù)r大，板平面方向性系數(shù)r小。 第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)23厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）b對(duì)材料厚度公差的要求：因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于 一定厚度的材料，若材料的厚度公差太大，不僅直接 影響沖件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具或壓力機(jī)的損壞。c對(duì)表面質(zhì)量的要求：材料的表面應(yīng)光潔平整，無(wú)氧化 皮、裂紋、銹斑、劃傷、分層等缺陷。因?yàn)楸砻尜|(zhì)量 好的材料，成形時(shí)不易破裂，也不易擦傷模具，沖件 的表面質(zhì)量也好。第二章 冷

13、沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)24厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）（2）常用沖壓材料及選用1）黑色金屬、有色金屬、非金屬材料沖壓用金屬材料的供應(yīng)狀態(tài)一般是各種規(guī)格的板料和帶料。 板料的尺寸較大，可用于大型零件的沖壓，也可將板料按排樣尺寸剪裁成條料后用于中小型零件的沖壓； 帶料（又稱(chēng)卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開(kāi)長(zhǎng)度可達(dá)幾十米，成卷狀供應(yīng)，適應(yīng)于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料。 第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)25厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同GB/T708一1991規(guī)定，鋼板厚度的精度分為A（高級(jí)精度）B（較高級(jí)精度）C（普通精度）。 六、沖壓材料及其沖壓成形性

14、能（續(xù)）GB/T710一1991規(guī)定，鋼板的表面質(zhì)量可分為：（特別高級(jí)的精整表面）（高級(jí)的精整表面）（較高級(jí)的精整表面）（普通的精整表面）。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)26厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)）GB/T710一1991規(guī)定，按拉深級(jí)別又分為：Z（最深拉深）S(深拉深)P（普通拉深）在沖壓工藝資料和圖樣上，對(duì)材料的表示方法有特殊的規(guī)定。1991-GB/T710S081991708/150010000 . 1TGBB第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)27厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同2）沖壓材料的合理選用六、沖壓材料及其沖壓成形性能（

15、續(xù)）沖壓材料的選用主要考慮沖壓件的使用要求、沖壓工藝要求及經(jīng)濟(jì)性等 。(1) 按沖壓件的使用要求合理選材 所選材料應(yīng)能使沖壓件在機(jī)器或部件中正常工作，并具有一定的使用壽命。 即滿(mǎn)足相應(yīng)強(qiáng)度、剛度、韌性及耐蝕性和耐熱性等方面的要求。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)28厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同(2) 按沖壓工藝要求合理選材 對(duì)于任何一種沖壓件，所選的材料應(yīng)能按照其沖壓工藝的要求，穩(wěn)定地成形出不致于開(kāi)裂或起皺的合格產(chǎn)品。六、沖壓材料及其沖壓成形性能（續(xù)） (3) 按經(jīng)濟(jì)性要求合理選材 材料的價(jià)格低廉，來(lái)源方便，經(jīng)濟(jì)性好，以降低沖壓件的成本。第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)29厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)a）任意坐標(biāo)系 b）主軸坐標(biāo)系 第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)30厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同9種主應(yīng)力狀態(tài)圖第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)31厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同3種主應(yīng)變狀態(tài)圖第二章 冷沖壓變形基礎(chǔ)冷沖壓變形基礎(chǔ)32厚德博學(xué) 和而不同厚德博學(xué) 和而不同金屬的應(yīng)力-應(yīng)變圖1-實(shí)際應(yīng)力曲